Fertilizzazione delle piante da frutto: coniugare efficienza e sostenibilità

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Si evolvono in fretta, in Europa, le tecniche di fertilizzazione. Azoto in primo piano grazie ai concimi a lento rilascio. Nuove e più efficienti vie di utilizzo dei prodotti fosfatici. Quando l’utilizzo dei biostimolanti migliora l’efficienza della concimazione e la sostenibilità della coltura.

L’articolo Fertilizzazione delle piante da frutto: coniugare efficienza e sostenibilità è un contenuto originale di Rivista di Frutticoltura e Ortofloricoltura.

La generale crescente domanda di prodotti agricoli per l’alimentazione umana (Fig. 1) e animale non potrà trovare risposta, come accaduto nel recente passato, né mettendo a coltura nuove terre, né con un maggiore uso di acqua, semplicemente perché sono risorse la cui disponibilità è limitata. Concentrandoci sul solo campo della nutrizione minerale delle piante, fra le possibili vie praticabili vi è quella di puntare a nuove tipologie di fertilizzanti, di aumentare l’efficienza delle unità fertilizzanti (UF) e di promuovere la biodisponibilità di elementi già presenti nei suoli in forma non disponibile per la nutrizione dei vegetali.
In questo scenario devono trovare maggiore spazio le tecnologie e lo sviluppo di nuovi prodotti da risorse rinnovabili, attraverso l’utilizzo di sottoprodotti del settore agroindustriale, derivanti da altri processi produttivi, inclusi quelli delle acque reflue urbane.
Aumentare l’efficienza delle unità fertilizzanti (“Nutrient Use Efficiency”, NUE) non è una scelta, ma un passaggio obbligato. Fra tutti gli elementi nutritivi su cui si può intervenire per aumentare la NUE, l’azoto (N) e il fosforo (P) sono quelli maggiormente interessanti.
Azoto
L’utilizzo di fertilizzanti capaci di modulare il rilascio dell’N assimilabile, ammonio (NH4+) e nitrato (NO3-), in funzione delle esigenze nutritive delle piante, è un argomento di grande attualità: l’obiettivo è quello di rallentare il rilascio degli elementi nutritivi dal granulo o dal pellet verso la fase liquida (soluzione del suolo) con tempi che siano coerenti con le esigenze assimilatorie della pianta. In quest’ottica rientrano, a pieno titolo, i concimi a lento rilascio (il termine è per lo più riferito a concimi ottenuti per reazione chimica di un composto azotato e di un’aldeide – concimi condensati a bassa solubilità), ma anche i concimi organici di origine naturale (Gioacchini et al., 2006). La cessione dell’N in questi casi dipende dall’attività dei microrganismi del terreno che lo trasformano in ammoniacale prima e, in condizioni ossidanti poi, a nitrato.
Rientrano in questa macrofamiglia anche i concimi a rilascio controllato. Si tratta di prodotti nei quali l’N, pur essendo presente in forma direttamente assimilabile per le piante – ammoniacale e/o nitrica – viene protetto dal rapido rilascio nel terreno o nel substrato di coltura mediante ricopertura con prodotti a bassa solubilità, ad esempio oli, cere, resine (per esempio, Multicotech-poliuretano, MCT; Poligen W3, META®), oppure con una pellicola di zolfo (DL 75/2010).
I vantaggi potenziali dell’impiego di concimi a lento rilascio e a rilascio controllato sono molteplici:
a) riduzione della tossicità che può essere generata da un’eccessiva concentrazione di ioni, ad esempio di N ammoniacale, derivanti dalla rapida solubilizzazione di concimi minerali tradizionali;
b) aumento delle dosi di fertilizzante distribuite per singolo intervento che permette così di ridurre il numero degli interventi e quindi di risparmiare in mano d’opera e in energia;
c) sviluppo di modelli di gestione avanzati, tipo “no-tillage”, e di concimazioni localizzate;
d) migliore sincronizzazione del rilascio degli elementi assimilabili con le esigenze nutritive delle piante;
e) minimizzazione dei rischi di dispersione dell’N per lisciviazione o di volatilizzazione dell’ammoniaca.
Una prima importante tipologia riguarda i concimi organici (naturali e di sintesi). I concimi organici azotati (N) e azoto-fosfatici (NP) solidi, per la maggior parte, sono prodotti storici nel panorama nazionale, che naturalmente contengono N organico più o meno a lento rilascio. Letami maturi, concimi a base di pelli, pennone, panelli, farine di carne e cornunghia, per citare i maggiori, sono caratterizzati da cinetiche a lento rilascio dell’N. La velocità con cui i diversi prodotti rilasciano l’N organico dipende essenzialmente, oltre che dalle caratteristiche fisico-chimiche dei prodotti stessi, dall’attività dei microrganismi del terreno che, come noto, traggono l’energia dai processi di mineralizzazione della sostanza organica (Cavani et al., 2008). I processi chimici e microbiologici, a loro volta, sono fortemente influenzati dalle condizioni di temperatura, di umidità e di reazione (pH) del terreno (Ramieri et al., 2004a).
Queste tipologie di concimi organici ben supportano le esigenze nutrizionali delle colture arboree. L’azoto, infatti, viene rilasciato nel tempo sulla base delle condizioni ambientali e delle esigenze della pianta, che viene così accompagnata durante il suo ciclo annuale, senza ripetuti interventi di concimazione azotata che possono aumentare la sensibilità ad agenti patogeni e parassiti, ritardare la maturazione e la serbevolezza dei frutti.
È importante sottolineare che buona parte di questi concimi organici sono consentiti in agricoltura biologica e per questo presenti nella tabella 1 dell’allegato 13 del DL 75/2010, in cui vi è l’elenco dei fertilizzanti idonei all’uso in agricoltura biologica e in cui si riporta anche la denominazione dei prodotti ed eventuali requisiti aggiuntivi per l’ammissibilità ai sensi del Reg. Ce 889/2008 sulla produzione biologica.
In generale, i concimi minerali “diventano” a lento rilascio attraverso un trattamento fisico del granulo. È il caso dell’urea ricoperta con zolfo mediante un processo di rivestimento del granulo (“Sulphur Coated Urea”, SCU) che prevede l’impiego di additivi sigillanti (DL 75/2010; Ohlsson, 2000). Il rilascio dell’N del granulo così trattato dipende da processi di natura chimico-fisica e microbiologica che sono a loro volta influenzati dallo spessore della ricopertura in zolfo e dalla natura degli additivi sigillanti. Oppure dei concimi ricoperti da resine e polimeri (fra i quali si ricordano le resine alchiliche e poliuretaniche, polimeri etilenacrilici, il polietilene e l’etilenvinilacetato) il cui rilascio azotato dipende dall’ingresso dell’acqua all’interno della membrana ricoprente i granuli, che avviene attraverso microscopici fori presenti sulla superficie determinando un forte aumento della pressione osmotica interna. Così come dalla ricopertura del granulo con pellicole porose in cui il diametro dei pori aumenta all’aumentare della temperatura del suolo: maggiore sarà la temperatura del terreno, maggiore sarà il diametro dei pori e lo scambio tra la soluzione circolante e il granulo contenente i nutrienti (Fig. 2).
Le biomasse d’origine agricola, agro-industriale, civile ed industriale contenenti N organico in forma prevalentemente proteica, ovvero in altre forme organiche, sono un’ulteriore tipologia di prodotti ricchi di N a lento rilascio d’origine naturale (Clapp et al., 2007; Marzadori, 2008, Sciubba et al., 2012). Tuttavia, per ciascuna delle tipologie è necessario misurare la velocità di mineralizzazione dell’N organico, aspetto agronomico cogente per stabilire se le caratteristiche dell’N contenuto nella matrice organica sono compatibili con le esigenze nutrizionali delle piante (Grigatti et al., 2011; Ramieri et al., 2004a).
Un’altra strategia per aumentare l’efficienza dell’N è di produrre concimi che rilascino la frazione assimilabile (NH4+ e NO3-) in modo da favorire l’assorbimento radicale, evitando quindi un eccessivo accumulo di N minerale nel suolo, soprattutto se lontano dalle fasi di assorbimento (DL 75/2010).
I concimi azotati minerali si caratterizzano, di norma, per l’elevata solubilità e la mobilità (nitrato > urea > ammonio), che li espongono a processi di lisciviazione nei casi di eccesso idrico del terreno. L’urea, ovvero il concime azotato più impiegato nel mondo con quasi il 50% di titolo di N, presenta bassa efficienza (Watson et al., 2009). La rapida trasformazione (idrolisi) in N ammoniacale (ammoniaca, NH3 e ammonio, NH4+) da parte di specifici enzimi (ureasi) determina un eccessivo accumulo nel suolo di N ammoniacale o nitrico.
L’utilizzo di molecole (per esempio l’N(nbutil)tiofosforicotriammide, NBPT) capaci di inibire l’attività ureasica del suolo, ritarda l’idrolisi dell’urea (Fig. 3; DL 75/2010; Reg. Ce 2003/2003). In questo modo l’umidità del suolo avrà tempo e modo di solubilizzare l’urea (composto che è molto solubile in acqua) favorendo il movimento lungo il profilo (sono sufficienti pochi cm) e la sua diluizione nella fase liquida del suolo. La diluizione e l’approfondimento dell’urea nel terreno sono fattori che favoriscono la riduzione delle perdite d’ammoniaca gassosa e contrastano un eccessivo incremento del pH.
Alcuni studi eseguiti negli ultimi anni hanno evidenziato che i maggiori benefici dall’impiego degli inibitori dell’ureasi sono attesi in suoli dove:
a) le perdite di N in forma d’ammoniaca gassosa sono da considerarsi costituzionalmente elevati (ad esempio terreni tendenzialmente neutro-alcalini e a tessitura sabbiosa);
b) è difficile procedere all’incorporazione meccanica dell’urea nel suolo;
c) è bassa la probabilità che l’urea possa essere incorporata nel suolo mediante un’azione di trasporto dell’acqua;
d) lo strato superficiale del terreno presenta un’elevata attività ureasica dovuta all’accumulo di sostanza organica (Giovannini et al., 2009; Watson et al., 2009).
Altrettanto interessanti sono i concimi contenenti inibitori della nitrificazione (DL. 75/2010; Reg. Ce 2003/2003), per cui il processo consta di due fasi in sequenza, di cui la seconda (nitrificazione) più veloce della prima (nitrosazione) e che sono operate, rispettivamente, dai Nitrosomonas (2NH4+ + 3O2  2NO2- + 4H+ + 2H2O) e dai Nitrobacter (2NO2- + O2  + 2NO3-). Gli inibitori della nitrificazione sono costituiti da molecole (per esempio il 3,4-dimetilpirazolofosfato, 3,4-DMPP e la diciandiammide, DCD) che hanno il compito di inibire (nel suolo di fatto rallentano fortemente) il processo operato dai Nitrosomonas (2NH4+ + 3O2  2NO2- + 4H+ + 2H2O) e quindi la formazione dello ione nitrito. Questa strategia consente di rallentare la trasformazione dello ione ammonio (un catione adsorbito sulle superfici dei colloidi cariche negativamente) in ione nitrato (anione non trattenuto dai colloidi dei suoli con pH > 5,5 e in presenza di eccesso idrico a lisciviazione) e di limitarne i rischi di dilavamento (Watson et al., 2009).
Certamente vi è ancora molto da fare per chiarire tutti i dettagli tecnici relativi all’impiego degli inibitori dell’ureasi. È ragionevole ritenere che gli studi e la sperimentazione dovranno fornire risposte ancor più dettagliate circa la concentrazione d’inibitore da utilizzare e alla dose e modalità ottimali di distribuzione in pieno campo dei formulati urea + inibitore. È molto probabile che un efficiente impiego di questi prodotti debba prevedere una rimodulazione delle quantità e delle modalità di distribuzione dei concimi a base d’urea.
Fosforo
È certamente possibile aumentare la NUE dei concimi fosfatici, in particolare dei perfosfati minerali, con opportuni trattamenti che limitino e preservino nel tempo la solubilità dei fosfati e ne impediscano la precipitazione e quindi l’assimilabilità (Braschi et al., 2003; Giovannini et al., 2013; Ramieri et al., 2004b). A livello mondiale si stima che vi siano circa 5,7 miliardi di ettari di terreno agricolo con contenuti di fosfato assimilabile inferiore all’ottimale.
Per aumentare la NUE nei perfosfati minerali è necessario proteggere i granuli dall’immediata solubilizzazione, che è possibile ottenere attraverso la loro ricopertura con materiali diversi. Il risultato si può conseguire, ad esempio, per via fisica con pellicole di materiali porosi, comunque biodegradabili, che aprono i pori (similmente a quanto mostrato nella figura 2), facendo fuoriuscire i fosfati in relazione alla temperatura del terreno (per esempio, Multicotech-poliuretano, MCT; Poligen W3, META®) (DL 75/2010). A basse temperature, quando le piante hanno modesta attività vegetativa e quindi scarse necessità di assimilare elementi nutritivi, i pori della pellicola che avvolge il granulo sono pressoché chiusi (Shaviv, 2001). All’aumentare della temperatura del terreno anche la membrana che avvolge il granulo tende ad aprire i pori facendo uscire via via dosi crescenti di fosfati. Inoltre, è possibile intervenire anche sullo spessore della pellicola di ricopertura: maggiore è lo spessore, più lento sarà il rilascio e maggiore la durata dell’azione nel tempo nel terreno. Si tratta di un sistema molto efficace che cerca di seguire le fasi fenologiche della pianta.
Un altro sistema prevede l’impiego di specifiche frazioni della sostanza organica, ad esempio le sostanze umiche (Braschi et al., 2003). Esse possono proteggere i fosfati dai processi di precipitazione con il calcio con la formazione di una superficie protettiva sui granuli di perfosfato minerale che riduce sia il disfacimento del granulo stesso, sia la formazione di sali di calcio insolubili nel terreno: il risultato concreto è un aumento della biodisponibilità del fosfato (Giovannini et al., 2013).
Biostimolanti
I biostimolanti rientrano nella categoria dei “prodotti ad azione specifica” definiti nell’art. 2 del DL 75/2010 come “i prodotti che apportano ad un altro fertilizzante o al suolo o alla pianta, sostanze che favoriscono o regolano l’assorbimento degli elementi nutritivi o correggono determinate anomalie di tipo fisiologico, i cui tipi e caratteristiche sono riportati nell’allegato 6”. Essi possono dunque rappresentare un valido strumento a supporto dell’aumento della NUE. Al momento, i prodotti con attività biostimolante in legge sono 10, precisamente: 1) idrolizzato proteico di erba medica; 2) epitelio animale idrolizzato (solido o fluido); 3) estratto liquido di erba medica, alghe e melasso; 4) estratto solido di erba medica, alghe e melasso; 5) estratto acido di alghe della famiglia “Fucales”; 6) inoculo di funghi micorrizici; 7) idrolizzato enzimatico di Fabaceae; 8a) filtrato di crema di alghe; 8b) soluzione di filtrato di alghe; 9) estratto umico di leonardite; 10) estratto fluido azotato a base di alga Macrocystis integrifolia.
Per ognuna di queste denominazioni vi sono alcune indicazioni e caratteristiche che devono avere i prodotti per essere commercializzati come tali e che nello specifico riguardano:
a) il modo di preparazione e le componenti essenziali;
b) il titolo minimo in elementi e/o sostanze utili;
c) i criteri concernenti la valutazione ed altri requisiti richiesti;
d) altre indicazioni concernenti la denominazione del tipo, elementi oppure sostanze utili il cui titolo deve essere dichiarato;
e) caratteristiche diverse da dichiarare, altri requisiti richiesti;
f) eventuali note.
Solo per questi 10 prodotti è possibile dichiarare le proprietà biostimolanti, le quali non devono in alcun modo derivare dall’aggiunta al prodotto di sostanze ad azione fito-ormonale. Le indicazioni sulle modalità di etichettatura sono elencate nell’allegato 8 del DL 75/2010. Alcuni biostimolanti sono presenti anche nella tabella 1 dell’allegato 13 del suddetto DL, in cui vi è l’elenco dei fertilizzanti idonei all’uso in agricoltura biologica e in cui si riporta anche la denominazione dei prodotti ed eventuali requisiti aggiuntivi per l’ammissibilità ai sensi del Reg. Ce 889/2008 sulla produzione biologica.
Anche a livello europeo, dove si sta lavorando alla revisione del Reg. Ce 2003/200, è prevista l’inclusione dei biostimolanti nella nuova norma. La definizione dovrebbe contenere aspetti quali la tipologia (sostanze e/o microorganismi), la funzione (stimolare l’assorbimento dei nutrienti, l’efficienza nutritiva, la tolleranza agli stress abiotici e/o la qualità della coltura), il campo di applicazione (le piante o la rizosfera) ed evidenziare che tali effetti sono indipendenti dal contenuto di nutrienti.
Il legislatore europeo ha individuato una serie di prodotti di diversa natura che possono vantare attività biostimolanti e che vanno dalle sostanze umiche ai materiali organici complessi, dagli estratti di alghe ai derivati della chitina e dei chitosani, dalle proteine idrolizzate e gli amminoacidi liberi ad altre sostanze azotate (Du Jardin, 2012).
In Italia, già dalla fine degli anni ’90 si è iniziato a trattare l’argomento, incontrando numerosi oggettivi ostacoli da superare, fino ad arrivare all’inserimento in legge di alcune importanti tipologie di prodotti (liquidi e solidi). Per tali prodotti è, ad esempio, obbligatorio descrivere in etichetta dosi e modalità d’uso, informazioni non richieste obbligatoriamente per tutti gli altri fertilizzanti. Si tratta di una prescrizione quanto mai opportuna perché il risultato agronomico, trattandosi di prodotti applicati in quantità molto modeste per ettaro, risente molto dei tempi e delle modalità d’impiego, soprattutto perché l’effetto biostimolante non è legato all’apporto degli elementi nutritivi (Ertani et al., 2009).
Da segnalare che a livello europeo si è costituito nel giugno del 2011 un consorzio fra le maggiori industrie produttrici di biostimolanti, l’EBIC (“European Biostimulants Industry Council” – www.biostimulants.eu), con l’obiettivo di:
a) creare un vero mercato europeo per i biostimolanti ad uso agronomico;
b) assicurare un quadro normativo che garantisca agli agricoltori che i biostimolanti immessi sul mercato siano efficaci, sicuri e redditizi;
c) favorire la domanda di biostimolanti per le colture;
d) definire una chiara distinzione tra prodotto fitosanitario e biostimolante;
e) far sì che le aziende che ne fanno parte rispettino un codice di condotta sul loro operato e sul modo con cui pubblicizzano i propri prodotti.
In Italia la ricerca e lo sviluppo di nuovi prodotti biostimolanti ad uso agronomico sono molto avanzati e costituiscono un vero e proprio fiore all’occhiello del nostro Paese.
Conclusioni
Il panorama delle soluzioni tecniche per le colture arboree è in grande fermento, sia in Italia sia in Europa. In particolare, i concimi a lento rilascio garantiscono un’eccellente gestione dell’N e l’utilizzo di concimi fosfatici altamente efficienti permette di limitare o rallentare il depauperamento delle ormai scarse fonti non rinnovabili di P. Questi concimi e, in particolare, quelli a matrice organica rientrano perfettamente nell’ottica di un’agricoltura sostenibile che, oltre a supportare la produzione delle colture, assicura una gestione ottimale delle risorse naturali e in particolare del suolo. Di questi, molti sono consentiti in agricoltura biologica, offrendo un’elevata efficienza nutritiva della concimazione e dei prodotti, in sintonia con i principi di una coltivazione “sostenibile”. Contemporaneamente, i nuovi prodotti ad azione biostimolante rappresentano uno strumento innovativo e valido, in certe situazioni, per aumentare l’efficienza nutritiva dei fertilizzanti e, allo stesso tempo, garantire qualità organolettica ai frutti e maggiore conservabilità dopo la raccolta, elementi fondamentali nella gestione di una frutticoltura di qualità.